碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备

zhaozl023

热塑性复合材料以其独特的自身优势，在近几年乃至更远的未来都将表现出十分强劲的发展态势。但高性能热塑性树脂的熔融粘度较大，一般都超过100Pa?s，这在加工过程中不利于树脂基体对增强纤维的浸渍，很难满足增强纤维与基体树脂的均匀分布及基体树脂对增强纤维完全浸渍的要求，所以，对于热塑性树脂基复合材料来说，热塑性树脂和增强纤维的结合方法一直是这类复合材料加工的难点和关键。 采用薄膜叠压法来制备碳纤维织物增强聚苯硫醚（CFF/PPS）复合材料层压板，研究了热压温度、热压压力和热压时间对CFF/PPS复合材料层压板力学性能的影响，确定了制备CFF/PPS复合材料层压板较为理想的工艺参数：热压温度320～330℃，热压压力0.15～0.20MPa，热压时间8～10min。在该工艺条件下制得的复合材料层压板的拉伸强度为652MPa，弯曲强度为711MPa，层间剪切强度为43MPa；在6.7J/mm的冲击能量下，层压板的冲击后压缩剩余强度为116MPa。 本文还通过设计不同的热处理过程，研究了不同热历史对碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料性能的影响。其结果表明，热压层板经快速冷却后机械性能大幅降低，但在180℃下退火1小时可使材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高到自然冷却时的90%和92%；提高退火温度或延长退火时间都能使层间剪切强度提高。 热塑性复合材料具有二次熔融的特点，因此具有可焊性。加热熔融焊接面到树脂熔点，加压使树脂分子链扩散、缠结、固化，完成焊接，其中超声波焊接是一种极具潜力的焊接方法。本文通过设计不同的焊接接头形式，研究了接头处能量导向器形态、数量以及焊接时间、焊接压力对焊接接头强度的影响。研究结果表明，在单一能量导向器，焊接时间2.5s，焊接压力0.5～0.6MPa条件下焊接的效果最好，焊接接头强度达到22MPa。